Soldadura de composites: 5 procesos.

Este artículo arroja luz sobre los cinco procesos principales utilizados para fabricar compuestos en componentes deseados. Los procesos son: 1. Soldadura por inducción 2. Soldadura por ultrasonidos 3. Soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) 4. Soldadura por resistencia 5. Unión por fusión.

Proceso # 1. Soldadura por Inducción:

En este proceso, se utiliza un núcleo inductor toroidal enrollado modificado, como se muestra en la figura 22.24, para transferir el flujo magnético a través del termoplástico a una pantalla de acero al carbono colocada entre las dos piezas a unir. El espacio de aire en el toroide dirige el flujo magnético del toroide a la pantalla.

El espacio de aire del toroide se coloca en una de las superficies de plástico a ambos lados de la pantalla para fundirse y fluir hacia la pantalla y formar la unión. El toroide se mueve a lo largo de la costura a la velocidad controlada para producir una soldadura. La potencia requerida es de 25 a 100 W, que puede obtenerse mediante el uso de una batería o energía solar. Este proceso se puede utilizar en las industrias aeroespacial, automotriz, de muebles y construcción.

Proceso # 2. Soldadura ultrasónica:

Se han utilizado cabezales de soldadura ultrasónicos que emplean una señal de potencia de 20 KHz para soldar haces de termoplásticos compuestos ligeros (Gr-Ps) en el transbordador espacial. La vibración del sonotrodo calienta rápidamente la resina termoplástica al estado fluido viscoso y las piezas se sujetan entre sí para soldar, un ciclo de soldadura típico requiere un segundo para la excitación y medio segundo para el enfriamiento. El proceso parece tener buenos potenciales para uso futuro en la soldadura de materiales compuestos.

Proceso # 3. GTAW:

Este proceso se ha utilizado para soldar materiales compuestos como Ti-W y Ti-Gr, en configuración de tope cuadrado, tanto en modo manual como mecanizado. En el sistema de fibra de Ti-Gr, el carburo formado alrededor de cada filamento de grafito como resultado de la fusión conduce a un aumento de la resistencia a la tracción en la junta.

Los resultados han demostrado que los compuestos B-A1 se pueden soldar sin dañar severamente los filamentos de boro. El metal de relleno también puede agregarse para mezclarse con la matriz de aluminio para alterar significativamente su composición química. Para la aplicación futura exitosa de GTAW a compuestos B-A1 es esencial encontrar medios para controlar los productos de reacción durante la soldadura. El arco de plasma manual y el EBW no son muy exitosos para unir los compuestos B-A1 debido a las reacciones metalúrgicas excesivas entre A1 y el boro que conducen a una baja resistencia de la articulación.

También se han realizado intentos para soldar los compuestos de Al-Gr con GTAW, pero han dado como resultado la formación de carburo de Al en la superficie de las fibras.

Proceso # 4. Soldadura por Resistencia:

Se han desarrollado programas de soldadura por puntos de resistencia para soldar compuestos B-A1 con ajustes de corriente más bajos que los utilizados para A1, pero aproximadamente al doble de la presión del electrodo para evitar la expulsión del material de la matriz. Sin embargo, para la soldadura de costura, la presión utilizada es menor para evitar la rotura del filamento.

El compuesto Gr-Ps también puede soldarse por puntos con éxito. Para un compuesto de Gr-Ps al 36% en peso de polisulfona, la resistencia de la junta alcanzada es de alrededor de 8.3 MPa.

Los compuestos Gr-A1 se han soldado con éxito entre sí y con otras aleaciones de Al utilizando una lámina de 0 08 mm de 88% A1 + 12% de Si como material de relleno.

Proceso # 5. Fusion Bonding :

Algunas técnicas de unión por fusión se han utilizado con éxito para unir estructuras termoplásticas reforzadas con fibra. Una de estas técnicas empleaba la colocación de cables de resistencia en la interfaz de enlace a la que se aplicaba el potencial deseado. El alambre calentado ablandó la polisulfona reforzada con fibra que fusionó y formó la unión. En otro enfoque, se usó una malla de acero inoxidable de malla 80 como un calentador de resistencia para afectar una unión a una presión de aproximadamente 70 MPa.

La unión por difusión también se ha utilizado con éxito para unir B-Al a otras aleaciones de Al. También las aspas del ventilador de turbina y motor de avión de Ti-6A1-4V se han reforzado localmente mediante la unión por difusión con una incrustación de compuesto de Ti-6A1-4V-50B. Las aplicaciones futuras de la unión por difusión incluyen estructuras de material compuesto (relleno, laminar, celular y metal y / o cerámica) y estructuras híbridas.

La soldadura de cerámica se está convirtiendo en un campo fascinante, ya que tiene vastos potenciales para uso futuro. Además del método de compactación isostática para formar cerámicas, la soldadura por fricción también se ha utilizado con éxito para unir metales y cerámicas.